KR20220087600A

KR20220087600A - Separator for fuel cell having reinforced structure and apparatus for manufacturing same

Info

Publication number: KR20220087600A
Application number: KR1020200176942A
Authority: KR
Inventors: 정한기; 정갑수
Original assignee: 비나텍주식회사
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-27

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 복수의 매니폴드 홀; 복수의 매니폴드 홀 사이에 배치되는 복수의 유로 리브; 및 복수의 유로 리브 사이에 형성되어 유로를 형성하는 복수의 요홈부를 포함할 수 있고, 유로 리브와 만나는 요홈부의 에지부에는 곡면을 갖는 보강부가 형성될 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a plurality of manifold holes; a plurality of flow path ribs disposed between the plurality of manifold holes; and a plurality of concave portions formed between the plurality of passage ribs to form passages, and a reinforcing portion having a curved surface may be formed at an edge portion of the groove portion meeting the passage ribs.

Description

A separator for a fuel cell having a reinforcing structure, and an apparatus for manufacturing the same

본 발명은 연료 전지용 세퍼레이터 및 이를 제조하는 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell and a manufacturing apparatus for manufacturing the same.

일반적으로, 연료 전지는 애노드에 수소를 공급하고 캐소드에 산소를 공급하여, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지를 얻는 장치이다. 연료 전지는 유해 가스를 배출하지 않고 소음과 진동을 적게 발생하므로 차세대 에너지원으로서 각광을 받고 있다.In general, a fuel cell is a device that supplies hydrogen to an anode and oxygen to a cathode to obtain electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Since fuel cells do not emit harmful gases and generate less noise and vibrations, they are in the spotlight as a next-generation energy source.

연료 전지는, 전해질 종류에 따라, 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체산화물 연료 전지(SOFC)로 분류된다. 이러한 연료 전지 중에서 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC)가 널리 사용되고 있다.Fuel cells are classified into a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), and a solid oxide fuel cell (SOFC) according to the type of electrolyte. Among these fuel cells, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is widely used.

고분자 전해질 연료 전지는 수십 내지 수백 개의 단위 셀이 직렬로 적층된 구조를 갖는다. 단위 셀은 고체 고분자 전해질막, 전극, 세퍼레이터로 구성된다.A polymer electrolyte fuel cell has a structure in which tens to hundreds of unit cells are stacked in series. The unit cell is composed of a solid polymer electrolyte membrane, an electrode, and a separator.

세퍼레이터는 전극으로 공급되는 수소와 산소를 분리시키는 역할을 한다. 세퍼레이터는 수소와 산소를 완전히 분리시켜야 하므로 매우 높은 가스 불투과성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 전기 에너지를 집전체인 엔드 플레이트로 전력 손실 없이 전달하여야 하므로 우수한 전기 전도성을 가질 필요가 있다.The separator serves to separate hydrogen and oxygen supplied to the electrode. The separator needs to have a very high gas impermeability since it must completely separate hydrogen and oxygen. In addition, the separator needs to have excellent electrical conductivity since it must transmit electrical energy to the end plate, which is a current collector, without loss of power.

또한, 세퍼레이터는 내부에 형성되는 가스 유로를 통과하는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 기밀성을 가질 필요가 있다.In addition, the separator needs to have airtightness to prevent gas passing through a gas flow path formed therein from leaking to the outside.

또한, 세퍼레이터는 연료 전지 내에서 큰 체적을 차지하므로, 대용량으로 제작되는 연료 전지의 무게를 줄일 수 있도록 세퍼레이터는 작은 두께를 갖도록 제작될 필요가 있다.In addition, since the separator occupies a large volume in the fuel cell, the separator needs to be manufactured to have a small thickness in order to reduce the weight of the fuel cell manufactured with a large capacity.

또한, 세퍼레이터는 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 강성을 가질 필요가 있다.In addition, the separator needs to have rigidity to withstand vibration and external force despite its small thickness.

본 발명의 목적은 강성이 보강된 연료 전지용 세퍼레이터 및 이를 제조하는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a separator for a fuel cell with reinforced rigidity and an apparatus for manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 복수의 매니폴드 홀; 복수의 매니폴드 홀 사이에 배치되는 복수의 유로 리브; 및 복수의 유로 리브 사이에 형성되어 유로를 형성하는 복수의 요홈부를 포함할 수 있고, 유로 리브와 만나는 요홈부의 에지부에는 곡면을 갖는 보강부가 형성될 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a plurality of manifold holes; a plurality of flow path ribs disposed between the plurality of manifold holes; and a plurality of concave portions formed between the plurality of passage ribs to form passages, and a reinforcing portion having a curved surface may be formed at an edge portion of the groove portion meeting the passage ribs.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 제조 장치는, 성형 재료가 수용되는 제1 수용 공간을 갖는 제1 금형; 제1 금형에 대면하게 배치되며 성형 재료가 수용되는 제2 수용 공간을 갖는 제2 금형; 및 제1 수용 공간 및 제2 수용 공간 내에 성형 재료가 수용된 상태에서 성형 재료로 보강 재료를 공급하는 보강 재료 공급 유닛을 포함할 수 있고, 제1 금형 및 제2 금형에 의해 성형 재료가 가압됨에 따라 성형 재료에는 복수의 유로 리브와, 복수의 유로 리브 사이에 형성되는 복수의 요홈부가 형성될 수 있고, 보강 재료 공급 유닛은 유로 리브와 만나는 요홈부의 에지부로 보강 재료를 공급할 수 있다.An apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes: a first mold having a first accommodating space in which a molding material is accommodated; a second mold disposed to face the first mold and having a second accommodating space in which a molding material is accommodated; and a reinforcing material supply unit for supplying the reinforcing material to the molding material in a state in which the molding material is accommodated in the first accommodating space and the second accommodating space, and as the molding material is pressed by the first mold and the second mold, A plurality of flow path ribs and a plurality of grooves formed between the plurality of flow path ribs may be formed in the molding material, and the reinforcing material supply unit may supply the reinforcing material to an edge portion of the recessed portion that meets the flow path ribs.

제1 금형의 내부에는 보강 재료 공급 유닛으로부터 보강 재료가 공급되는 제1 보강 재료 공급 통로가 형성될 수 있고, 제2 금형의 내부에는 보강 재료 공급 유닛으로부터 보강 재료가 공급되는 제2 보강 재료 공급 통로가 형성될 수 있고, 보강 재료는 제1 보강 재료 공급 통로를 통하여 제1 수용 공간으로 공급될 수 있고, 보강 재료는 제2 보강 재료 공급 통로를 통하여 제2 수용 공간으로 공급될 수 있다.A first reinforcing material supply passage through which the reinforcing material is supplied from the reinforcing material supply unit may be formed inside the first mold, and a second reinforcing material supply passage through which the reinforcing material is supplied from the reinforcing material supply unit inside the second mold. may be formed, the reinforcing material may be supplied to the first accommodating space through the first reinforcing material supply passage, and the reinforcing material may be supplied to the second accommodating space through the second reinforcing material supply passage.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 따르면, 유로를 형성하는 요홈부의 에지부에 보강부가 형성된다. 따라서, 요홈부의 에지부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 세퍼레이터의 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 세퍼레이터가 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 할 수 있다.According to the fuel cell separator according to the embodiment of the present invention, the reinforcement portion is formed on the edge portion of the groove portion forming the flow path. Therefore, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the edge portion of the concave portion, and it is possible to increase the rigidity of the separator. Accordingly, it is possible to enable the separator to withstand vibration and external force in spite of its small thickness.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically illustrating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating an apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining an operation of an apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 및 이를 제조하는 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a separator for a fuel cell and an apparatus for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 열경화성 수지, 전기 전도성 입자, 탄소 섬유를 혼합한 혼합물(이하, 성형 재료라 함)을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 세퍼레이터(50)는 20 내지 35 wt.%의 열경화성 수지와, 80 내지 65 wt.%의 전기 전도성 입자 및 탄소 섬유를 혼합하여 제조된 성형 재료를 사용하여 제조될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may be manufactured using a mixture (hereinafter referred to as a molding material) in which a thermosetting resin, electrically conductive particles, and carbon fibers are mixed. have. For example, the separator 50 may be manufactured using a molding material prepared by mixing 20 to 35 wt.% of a thermosetting resin and 80 to 65 wt.% of electrically conductive particles and carbon fibers.

열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 열경화성 수지가 사용될 수 있다.The thermosetting resin may be a phenolic resin. However, the present invention is not limited thereto, and various thermosetting resins may be used.

전기 전도성 입자는 카본 블랙 입자일 수 있다. 카본 블랙 입자는 전기 전도성이 높으므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 또한, 카본 블랙 입자는 가공성이 우수하므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)는 1 내지 2 mm 정도로 작은 두께를 가질 수 있다.The electrically conductive particles may be carbon black particles. Since the carbon black particles have high electrical conductivity, the electrical conductivity of the separator 50 manufactured using the carbon black particles can be improved. In addition, since the carbon black particles have excellent processability, the separator 50 manufactured using the carbon black particles may have a thickness as small as 1 to 2 mm.

한편, 카본 블랙 입자의 양이 증가함에 따라 세퍼레이터(50)의 전기 전도성은 좋아지지만 세퍼레이터(50)의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(50)의 강도를 보완하기 위해, 세퍼레이터(50)는 카본 블랙 입자에 탄소 섬유를 혼합한 혼합물을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 탄소 섬유는 PAN계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 셀룰로오스계 탄소 섬유 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 탄소 섬유는 1 내지 12 mm의 길이를 가질 수 있지만, 본 발명은 탄소 섬유의 길이에 한정되지 않는다.Meanwhile, as the amount of carbon black particles increases, the electrical conductivity of the separator 50 may improve, but the strength of the separator 50 may decrease. Therefore, in order to supplement the strength of the separator 50, the separator 50 is manufactured using a mixture of carbon black particles mixed with carbon fibers. For example, the carbon fiber may be any one of a PAN-based carbon fiber, a pitch-based carbon fiber, and a cellulose-based carbon fiber. For example, the carbon fiber may have a length of 1 to 12 mm, but the present invention is not limited to the length of the carbon fiber.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232), 복수의 유로 리브(300), 복수의 외곽 돌기(411, 421)를 구비한다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to the embodiment of the present invention includes a plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , 132 , a plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 , a plurality of flow path ribs 300 , and a plurality of outer protrusions 411 and 421 are provided.

복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)은, 복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122) 및 한 쌍의 냉매 매니폴드 홀(131, 132)을 포함한다.The plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 includes a plurality of gas manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 and a pair of refrigerant manifold holes 131 and 132 . do.

복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122)은, 한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112) 및 한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)을 포함한다.The plurality of gas manifold holes 111 , 112 , 121 , and 122 include a pair of first gas manifold holes 111 and 112 and a pair of second gas manifold holes 121 and 122 .

한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112)은, 제1 가스가 유입되는 제1 가스 유입홀(111)과, 제1 가스가 배출되는 제1 가스 배출홀(112)을 포함한다. 제1 가스는 제1 가스 유입홀(111)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제1 가스 유로를 통과한 다음, 제1 가스 배출홀(112)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of first gas manifold holes 111 and 112 include a first gas inlet hole 111 through which the first gas is introduced, and a first gas outlet hole 112 through which the first gas is discharged. The first gas flows into the separator 50 through the first gas inlet hole 111 , passes through the first gas flow path inside the separator 50 , and then through the first gas outlet hole 112 to the separator (50) is discharged to the outside.

한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)은, 제2 가스가 유입되는 제2 가스 유입홀(121)과, 제2 가스가 배출되는 제2 가스 배출홀(122)을 포함한다. 제2 가스는 제2 가스 유입홀(121)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제2 가스 유로를 통과한 다음, 제2 가스 배출홀(122)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of second gas manifold holes 121 and 122 include a second gas inlet hole 121 through which a second gas is introduced, and a second gas outlet hole 122 through which the second gas is discharged. The second gas is introduced into the separator 50 through the second gas inlet hole 121 , passes through the second gas flow path inside the separator 50 , and then through the second gas outlet hole 122 to the separator. (50) is discharged to the outside.

여기에서, 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 연료 가스일 수 있고, 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 산화제 가스일 수 있다.Here, any one of the first gas and the second gas may be a fuel gas, and the other of the first gas and the second gas may be an oxidizing gas.

각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 둘러싸도록 형성된다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출되어 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 통하여 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출하는 것을 방지하는 역할을 한다.Each of the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 may extend along the circumference of each of the manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 . Each of the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 is formed to surround each of the manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 . Each of the manifold protrusions 211, 212, 221, 222, 231, 232 protrudes from the surface of the separator 50 and flows through the manifold holes 111, 112, 121, 122, 131, and 132; It serves to prevent the first gas or the second gas from leaking to the outside.

복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 외곽을 따라 연장될 수 있다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 제1 외곽 돌기(411) 및 제2 외곽 돌기(421)를 포함한다.The plurality of outer protrusions 411 and 421 may extend along the outer edge of the separator 50 . The plurality of outer protrusions 411 and 421 include a first outer protrusion 411 and a second outer protrusion 421 .

제1 외곽 돌기(411)는 복수의 유로 리브(300)를 둘러싸도록 형성된다. 제2 외곽 돌기(421)는 복수의 유로 리브(300), 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)를 포위하도록 형성된다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 내부에서 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.The first outer protrusion 411 is formed to surround the plurality of flow path ribs 300 . The second outer protrusion 421 includes a plurality of flow path ribs 300 , a plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , 132 , and a plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 . , 232). The plurality of outer protrusions 411 and 421 serves to prevent the refrigerant, the first gas, or the second gas flowing in the separator 50 from leaking to the outside.

복수의 유로 리브(300)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 복수의 유로 리브(300)는 서로 이격되게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300) 사이에는 제1 가스가 통과하는 제1 가스 유로 또는 제2 가스가 통과하는 제2 가스 유로가 형성될 수 있다.The plurality of flow path ribs 300 may protrude from the surface of the separator 50 . The plurality of flow path ribs 300 may be formed to be spaced apart from each other. Accordingly, a first gas flow path through which the first gas passes or a second gas flow path through which the second gas passes is formed between the plurality of flow path ribs 300 . can be formed.

본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되어 하나의 조립체를 구성할 수 있다. 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a pair of separators 50 may be coupled to each other to constitute one assembly. When the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 of one separator 50 becomes a plurality of the plurality of separators 50 of the other separator 50 . It may be bonded to the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 . At this time, the bonding surface of the plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 of one separator 50 and the plurality of manifold protrusions 211 , 212 of the other separator 50 , The bonding surfaces of 221 , 222 , 231 , and 232 may be in contact with each other.

또한, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.In addition, when the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 are replaced with the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50 . can be joined to In this case, the bonding surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 and the bonding surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50 may be in contact with each other.

도 2에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(50)의 복수의 유로 리브(300) 사이에는 복수의 요홈부(310)가 형성된다.As shown in FIG. 2 , a plurality of grooves 310 are formed between the plurality of flow path ribs 300 of the separator 50 .

복수의 요홈부(310)는 제1 가스 유로, 제2 가스 유로, 냉매 유로로서 사용될 수 있다. 요홈부(310)의 에지부(즉, 요홈부(310)의 바닥과 유로 리브(300)의 상면 사이의 부분)에는 보강부(320)가 형성된다.The plurality of grooves 310 may be used as a first gas flow path, a second gas flow path, and a refrigerant flow path. The reinforcing part 320 is formed in the edge part of the recessed part 310 (that is, the part between the bottom of the recessed part 310 and the upper surface of the flow path rib 300).

보강부(320)는 유로 리브(300)와 요홈부(310)가 만나는 요홈부(310)의 에지부에 형성된다.The reinforcing part 320 is formed in the edge portion of the groove portion 310 where the flow passage rib 300 and the groove portion 310 meet.

금형을 사용하여 세퍼레이터(50)에 요홈부(310)를 형성하는 과정에서, 요홈부(310)의 에지부가 예각으로 깊게 파이는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 요홈부(310)의 에지부에서의 세퍼레이터(50)의 두께가 요홈부(310)의 에지부를 제외한 다른 부분에서의 세퍼레이터(50)의 두께보다 작을 수 있다. 이 경우, 요홈부(310)의 에지부에 응력이 집중될 수 있다. 이로 인하여, 작은 충격에도 세퍼레이터(50)가 파단되거나 손상되는 문제가 발생할 수 있다.In the process of forming the concave portion 310 in the separator 50 using a mold, an edge portion of the concave portion 310 may be deeply dug at an acute angle. In addition, the thickness of the separator 50 at the edge portion of the concave portion 310 may be smaller than the thickness of the separator 50 at other portions except for the edge portion of the concave portion 310 . In this case, stress may be concentrated on the edge of the concave portion 310 . Accordingly, even a small impact may cause the separator 50 to break or be damaged.

이러한 문제를 방지하기 위해, 요홈부(310)의 에지부에 보강부(320)가 형성된다. 보강부(320)에 의해 요홈부(310)의 에지부가 완만한 곡면을 가질 수 있다. 보강부(320)의 곡면은 요홈부(310)의 외부를 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 또한, 보강부(320)에 의해 요홈부(310)의 에지부에서의 세퍼레이터(50)의 두께가 증가할 수 있다. 따라서, 요홈부(310)의 에지부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 세퍼레이터(50)의 강성을 증가시킬 수 있다. 세퍼레이터(50)가 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 할 수 있다.In order to prevent such a problem, the reinforcing portion 320 is formed in the edge portion of the concave portion 310 . The edge portion of the concave portion 310 may have a gentle curved surface by the reinforcing portion 320 . The curved surface of the reinforcing part 320 may be concave toward the outside of the recessed part 310 . In addition, the thickness of the separator 50 at the edge portion of the concave portion 310 may be increased by the reinforcing portion 320 . Accordingly, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the edge portion of the concave portion 310 , and it is possible to increase the rigidity of the separator 50 . It is possible to enable the separator 50 to withstand vibration and external force despite its small thickness.

보강부(320)는 세퍼레이터(50)의 성형 재료와 융합될 수 있는 보강 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 보강 재료는 유리 섬유, 금속 입자 또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 또한, 보강 재료는 유리 섬유, 금속 입자 또는 합성 섬유와 혼합되는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 보강 재료는 열경화성 수지와 혼합된 상태로 세퍼레이터(50)에 부착될 수 있다.The reinforcing part 320 may be formed of a reinforcing material that may be fused with the molding material of the separator 50 . For example, the reinforcing material may include glass fibers, metal particles or synthetic fibers. In addition, the reinforcing material may include a thermosetting resin mixed with glass fibers, metal particles or synthetic fibers. The reinforcing material may be attached to the separator 50 while being mixed with the thermosetting resin.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(50)를 제조하는 세퍼레이터 제조 장치(90)는, 제1 금형(91), 제2 금형(92), 가열 유닛(93), 구동 유닛(94), 보강 재료 공급 유닛(96)을 포함한다.3 to 5 , the separator manufacturing apparatus 90 for manufacturing the separator 50 includes a first mold 91 , a second mold 92 , a heating unit 93 , and a drive unit 94 . ), and a reinforcing material supply unit 96 .

제1 금형(91)에는 성형 재료(51)가 수용되는 제1 수용 공간(911)을 구비한다.The first mold 91 has a first accommodating space 911 in which the molding material 51 is accommodated.

제1 금형(91)에는 보강 재료 공급 유닛(96)으로부터 공급되는 보강 재료(52)가 통과하는 제1 보강 재료 공급 통로(961)가 구비될 수 있다. 제1 보강 재료 공급 통로(961)는 제1 금형(91)의 내부에 형성될 수 있다. 제1 보강 재료 공급 통로(961)는 복수로 분기될 수 있다. 제1 보강 재료 공급 통로(961)의 출구는 세퍼레이터(50)의 요홈부(310)의 에지부에 대응하는 위치에 형성된다. 보강 재료 공급 유닛(96)로부터 공급되는 보강 재료(52)는 제1 보강 재료 공급 통로(961)를 통하여 제1 수용 공간(911)으로 공급될 수 있다.The first mold 91 may be provided with a first reinforcing material supply passage 961 through which the reinforcing material 52 supplied from the reinforcing material supply unit 96 passes. The first reinforcing material supply passage 961 may be formed in the first mold 91 . The first reinforcing material supply passage 961 may branch into a plurality. The outlet of the first reinforcing material supply passage 961 is formed at a position corresponding to the edge portion of the concave portion 310 of the separator 50 . The reinforcing material 52 supplied from the reinforcing material supply unit 96 may be supplied to the first accommodation space 911 through the first reinforcing material supply passage 961 .

따라서, 제1 금형(91)은 성형 재료(51)를 가압하는 가압 부재로서의 역할과 함께 보강 재료(52)를 공급하는 노즐로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 보강 재료(52)를 공급하기 위한 별도의 노즐을 설치하는 경우에 비하여, 세퍼레이터 제조 장치(90)의 구성을 단순화할 수 있다.Accordingly, the first mold 91 may serve as a nozzle for supplying the reinforcing material 52 as well as a role as a pressing member for pressing the molding material 51 . Therefore, compared with the case where a separate nozzle for supplying the reinforcing material 52 is provided, the structure of the separator manufacturing apparatus 90 can be simplified.

제2 금형(92)은 제1 금형(91)에 대면하도록 배치된다. 제2 금형(92)에는 성형 재료(51)가 수용되는 제2 수용 공간(921)을 구비한다. 제2 수용 공간(921)은 제1 수용 공간(911)과 함께 성형 공간을 형성한다. 성형 공간 내에는 성형 재료(51)가 위치될 수 있다. 성형 공간 내에 위치된 성형 재료(51)가 제1 금형(91) 및 제2 금형(92)에 의해 가압되는 것에 의해 세퍼레이터(50)가 제조될 수 있다.The second mold 92 is disposed to face the first mold 91 . The second mold 92 includes a second accommodating space 921 in which the molding material 51 is accommodated. The second accommodating space 921 forms a molding space together with the first accommodating space 911 . A molding material 51 may be positioned within the molding space. The separator 50 can be manufactured by the molding material 51 positioned in the molding space being pressed by the first mold 91 and the second mold 92 .

제2 금형(92)에는 보강 재료 공급 유닛(96)으로부터 공급되는 보강 재료(52)가 통과하는 제2 보강 재료 공급 통로(962)가 구비될 수 있다. 제2 보강 재료 공급 통로(962)는 제2 금형(92)의 내부에 형성될 수 있다. 제2 보강 재료 공급 통로(962)는 복수로 분기될 수 있다. 제2 보강 재료 공급 통로(962)의 출구는 세퍼레이터(50)의 요홈부(310)의 에지부에 대응하는 위치에 형성된다. 보강 재료 공급 유닛(96)로부터 공급되는 보강 재료(52)는 제2 보강 재료 공급 통로(962)를 통하여 제2 수용 공간(921)으로 공급될 수 있다.The second mold 92 may be provided with a second reinforcing material supply passage 962 through which the reinforcing material 52 supplied from the reinforcing material supply unit 96 passes. The second reinforcing material supply passage 962 may be formed in the second mold 92 . The second reinforcing material supply passage 962 may branch into a plurality. The outlet of the second reinforcing material supply passage 962 is formed at a position corresponding to the edge portion of the concave portion 310 of the separator 50 . The reinforcing material 52 supplied from the reinforcing material supply unit 96 may be supplied to the second accommodation space 921 through the second reinforcing material supply passage 962 .

따라서, 제2 금형(92)은 성형 재료(51)를 가압하는 가압 부재로서의 역할과 함께 보강 재료(52)를 공급하는 노즐로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 보강 재료(52)를 공급하기 위한 별도의 노즐을 설치하는 경우에 비하여, 세퍼레이터 제조 장치(90)의 구성을 단순화할 수 있다.Accordingly, the second mold 92 can serve as a nozzle for supplying the reinforcing material 52 while serving as a pressing member for pressing the molding material 51 . Therefore, compared with the case where a separate nozzle for supplying the reinforcing material 52 is provided, the structure of the separator manufacturing apparatus 90 can be simplified.

제1 금형(91) 및 제2 금형(92)에는 복수의 요철부가 형성될 수 있다. 제1 금형(91) 및 제2 금형(92)이 성형 재료(51)를 가압할 때, 복수의 요철부가 성형 재료(51)를 가압하며, 이에 따라, 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232), 복수의 유로 리브(300), 복수의 외곽 돌기(411, 421)를 갖는 세퍼레이터(50)가 성형될 수 있다.A plurality of concavo-convex portions may be formed in the first mold 91 and the second mold 92 . When the first mold 91 and the second mold 92 press the molding material 51 , the plurality of uneven portions press the molding material 51 , and accordingly, the plurality of manifold holes 111 , 112 , 121, 122, 131, 132), a plurality of manifold protrusions 211, 212, 221, 222, 231, 232, a plurality of flow path ribs 300, and a separator 50 having a plurality of outer protrusions 411 and 421 ) can be molded.

가열 유닛(93)은 제2 금형(92) 내에 매립될 수 있다. 가열 유닛(93)은 성형 공간에 수용된 성형 재료(51)를 가열하여 경화시키는 역할을 한다. 또한, 가열 유닛(93)은 보강 재료(52)에 포함된 열경화성 수지를 가열하여 경화시키는 역할을 한다.The heating unit 93 may be embedded in the second mold 92 . The heating unit 93 serves to heat and harden the molding material 51 accommodated in the molding space. In addition, the heating unit 93 serves to heat and harden the thermosetting resin included in the reinforcing material 52 .

구동 유닛(94)은 제1 금형(91)과 연결되어 제1 금형(91)을 제2 금형(92)에 대하여 이동시킬 수 있다.The driving unit 94 may be connected to the first mold 91 to move the first mold 91 with respect to the second mold 92 .

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 세퍼레이터 제조 장치(90)를 사용하여 세퍼레이터(50)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3-5, the method of manufacturing the separator 50 using the separator manufacturing apparatus 90 is demonstrated.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 금형(91) 및 제2 금형(92) 사이로 성형 재료(51)가 공급된다. 성형 재료(51)는 제2 수용 공간(921) 내에 탑재될 수 있다.First, as shown in FIG. 4 , a molding material 51 is supplied between the first mold 91 and the second mold 92 . The molding material 51 may be mounted in the second receiving space 921 .

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 금형(91)이 제2 금형(92)으로 이동되어 제1 금형(91) 및 제2 금형(92)이 서로 밀착된다. 이에 따라, 성형 재료(51)가 가압되면서, 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232), 복수의 유로 리브(300), 복수의 외곽 돌기(411, 421)를 갖는 세퍼레이터(50)가 성형될 수 있다.Then, as shown in FIG. 5 , the first mold 91 is moved to the second mold 92 so that the first mold 91 and the second mold 92 are in close contact with each other. Accordingly, while the molding material 51 is pressed, a plurality of manifold holes (111, 112, 121, 122, 131, 132), a plurality of manifold protrusions (211, 212, 221, 222, 231, 232), A separator 50 having a plurality of flow path ribs 300 and a plurality of outer protrusions 411 and 421 may be formed.

이 과정에서, 보강 재료 공급 유닛(96)로부터 제1 보강 재료 공급 통로(961) 및 제2 보강 재료 공급 통로(962)를 통하여 제1 수용 공간(911) 및 제2 수용 공간(921)으로 보강 재료(52)가 공급된다. 이때, 보강 재료(52)는 세퍼레이터(50)의 요홈부(310)의 에지부를 향하여 공급된다. 따라서, 제1 금형(91) 및 제2 금형(92)에 의하여 성형 재료(51)가 가압되는 것에 의해 제조되는 세퍼레이터(50)의 요홈부(310)의 에지부에는 보강부(320)가 형성될 수 있다.In this process, from the reinforcing material supply unit 96 through the first reinforcing material supply passage 961 and the second reinforcing material supply passage 962, the first accommodation space 911 and the second accommodation space 921 are reinforced. Material 52 is supplied. At this time, the reinforcing material 52 is supplied toward the edge portion of the concave portion 310 of the separator 50 . Accordingly, the reinforcing portion 320 is formed in the edge portion of the concave portion 310 of the separator 50 manufactured by pressing the molding material 51 by the first mold 91 and the second mold 92 . can be

그리고, 성형 공간 내의 성형 재료(51) 및 보강 재료(52)가 가열 유닛(93)에 의해 가열되며, 이에 따라, 성형 재료(51) 및 보강 재료(52)가 경화되면서 세퍼레이터(50)가 완성된다.Then, the molding material 51 and the reinforcing material 52 in the molding space are heated by the heating unit 93, and accordingly, the molding material 51 and the reinforcing material 52 are cured while the separator 50 is completed. do.

본 발명의 실시예에 따르면, 유로를 형성하는 요홈부(310)의 에지부에 보강부(320)가 형성된다. 따라서, 요홈부(310)의 에지부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 세퍼레이터(50)의 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(50)가 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the reinforcement portion 320 is formed in the edge portion of the groove portion 310 forming the flow path. Accordingly, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the edge portion of the concave portion 310 , and it is possible to increase the rigidity of the separator 50 . Accordingly, the separator 50 can withstand vibration and external force despite its small thickness.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.Although preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and may be appropriately modified within the scope described in the claims.

50: 세퍼레이터
51: 성형 재료
52: 보강 재료
300: 유로 리브
310: 요홈부
320: 보강부
90: 세퍼레이터 제조 장치50: separator
51: molding material
52: reinforcing material
300: euro rib
310: groove
320: reinforcement
90: separator manufacturing device

Claims

a plurality of manifold holes;
a plurality of flow path ribs disposed between the plurality of manifold holes; and
and a plurality of grooves formed between the plurality of flow path ribs to form a flow path,
The separator for fuel cell, wherein a reinforcing portion having a curved surface is formed at an edge portion of the concave portion that meets the flow path rib.

a first mold having a first accommodating space in which a molding material is accommodated;
a second mold disposed to face the first mold and having a second accommodating space in which the molding material is accommodated; and
a reinforcing material supply unit configured to supply a reinforcing material to the molding material in a state in which the molding material is accommodated in the first accommodation space and the second accommodation space;
As the molding material is pressed by the first mold and the second mold, a plurality of flow path ribs and a plurality of grooves formed between the plurality of flow path ribs are formed in the molding material,
and the reinforcing material supply unit supplies the reinforcing material to an edge portion of the concave portion that meets the flow path rib.

3. The method according to claim 2,
A first reinforcing material supply passage through which the reinforcing material is supplied from the reinforcing material supply unit is formed in the first mold,
A second reinforcing material supply passage through which the reinforcing material is supplied from the reinforcing material supply unit is formed inside the second mold,
the reinforcing material is supplied to the first receiving space through the first reinforcing material supply passage;
and the reinforcing material is supplied to the second accommodating space through the second reinforcing material supply passage.